本书以华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室10余年的研究成果为基础，全面系统地介绍了热等静压整体成形技术方面的理论和技术。主要内容包括热等静压整体成形技术、热等静压整体成形包套的设计与制造方法、热等静压整体成形型芯的设计与优化方法、热等静压整体成形的数值模拟方法、钛合金热等静压成形工艺及其制件性能研究、镍基高温合金热等静压成形工艺及其制件的性能研究、热等静压整体成形新工艺研究、热等静压整体成形典型零件的应用案例。本书对热等静压整体成形技术的进一步研究和推广应用具有指导意义和参考价值。
适读人群：增材制造，3D打印行业的研究人员
本书作者团队利用选区激光熔化（selective laser melting,SLM）增材制造技术成形同质包套，解决了复杂包套难加工、异质包套难去除并易污染零件表面的问题；提出涂层制备与复杂零件成形一体化的技术，解决了复杂零件涂层难制备的问题；整体成形出系列不锈钢、钛合金和镍基高温合金的复杂零件，综合性能达同质锻件水平。本书对热等静压整体成形技术的进一步研究和推广应用具有指导意义和参考价值。
史玉升，华中科技大学华中学者领军岗特聘教授。现任华中科技大学材料科学与工程学院党委书记，数字化材料加工技术与装备国家地方联合工程实验室（湖北）主任，国防科技创新特区主题专家组首席科学家，中国增材制造产业联盟专家委员会委员，中国机械工程学会增材制造分会副主任委员，湖北省3D打印联盟理事长等职务。获中国十大科技进展1项、国家技术发明二等奖和科技进步二等奖各1项、省部级一等奖和二等奖各5项、国际发明专利奖2项、湖北省优秀专利奖1项、湖北高校十大科技成果转化项目1项。获中国发明创业奖特等奖暨当代发明家、中国科学十大杰出创新人物称号。获十佳全国优秀科技工作者提名奖、武汉市科技重大贡献个人奖、湖北省五一劳动奖章等殊荣。享受国家政府特殊津贴。领导的团队分别入选湖北省和教育部创新团队，指导的研究生获全国优秀博士论文提名奖1篇、湖北省优秀博士论文5篇、湖北省优秀硕士论文3篇。
第1章热等静压整体成形技术/1
1.1概述/1
1.2热等静压技术/3
1.2.1热等静压技术的基本原理/3
1.2.2热等静压设备的发展/4
1.2.3热等静压技术的主要应用领域/7
1.3热等静压整体成形技术概述/10
1.3.1热等静压整体成形技术及其发展/10
1.3.2热等静压整体成形技术致密化机理/12
1.3.3热等静压整体成形技术工艺研究/14
1.3.4热等静压包套制造技术及其发展/16
1.3.5热等静压模拟技术及其发展/17
1.3.6热等静压整体成形技术存在的问题/21
本章参考文献/24
第2章热等静压整体成形包套的设计与制造方法/29
2.1概述/29
2.2热等静压包套设计方法/29
2.2.1有限元基本原理/29
2.2.2形状优化方法基本原理/34
2.2.3设计平台及实现方法/35
2.3热等静压包套制造方法/37
2.3.1包套材料的选用/37
2.3.2包套快速制造工艺/38
2.3.3致密化机理/41
本章参考文献/44
第3章热等静压整体成形型芯的设计与优化方法/48
3.1概述/48
3.2热等静压型芯设计/49
3.2.1型芯材料的选择/49
3.2.2热等静压工艺/51
3.3热等静压型芯有限元模拟/52
3.3.1型芯的控形机理/52
3.3.2有限元模拟结果与分析/53
3.4热等静压型芯与制件组织分析/55
3.4.1界面形貌与扩散/55
3.4.2表面成形机理/59
本章参考文献/61
复杂金属零件热等静压整体成形技术目录第4章热等静压整体成形的数值模拟方法/63
4.1概述/63
4.2不锈钢粉末热等静压数值模拟/63
4.2.1网格模型/64
4.2.2材料性能参数/64
4.2.3边界与初始条件/67
4.2.4粉末致密化过程/68
4.2.5温度场/71
4.2.6等效柯西应力分布/73
4.3试验验证分析/74
4.3.1粉末材料/75
4.3.2热等静压试验/76
4.3.3变形分析/77
4.3.4显微分析/78
4.3.5力学性能研究/79
4.4Ti6Al4V粉末热等静压数值模拟/81
4.4.1模拟及试验方案设计/81
4.4.2几何外形设计及网格划分/81
4.4.3热等静压工艺条件/82
4.4.4材料的物理特性/82
4.4.5试验验证方案/84
4.4.6数值模拟结果分析/85
4.5试验验证分析/90
4.5.1三维测量结果分析/90
4.5.2相对密度测量结果分析/92
4.5.3残余应力测量结果分析/94
4.5.4微观组织分析/97
本章参考文献/98
第5章钛合金热等静压成形工艺及其制件性能研究/102
5.1概述/102
5.2不同热等静压温度对钛合金组织和性能的影响/102
5.2.1热等静压工艺/102
5.2.2热等静压制件微观组织/105
5.2.3热等静压过程中微观组织演变/109
5.2.4热等静压制件室温拉伸性能与断口分析/111
5.3不同热等静压加载方式对钛合金微观组织与力学行为的影响/115
5.3.1热等静压工艺/115
5.3.2粉末表征/116
5.3.3表面质量/119
5.3.4微观组织/121
5.3.5拉伸性能/123
5.3.6疲劳性能/124
5.3.7强化机理/125
5.4热等静压整体成形一种近α新型钛合金工艺研究/128
5.4.1试验原材料/128
5.4.2相变温度/129
5.4.3热等静压工艺/130
5.4.4物相识别/131
5.4.5组织演变/133
5.4.6高温力学性能/137
本章参考文献/141
第6章镍基高温合金热等静压成形工艺及其制件性能研究/145
6.1概述/145
6.2Inconel 625合金热等静压制件组织和性能/145
6.2.1制件组织及形成机理/145
6.2.2制件力学性能/148
6.3Inconel 625合金热等静压制件固溶处理工艺研究/150
6.3.1固溶处理工艺/150
6.3.2固溶保温温度对组织和性能的影响/151
6.3.3固溶保温时间对组织和性能的影响/154
6.3.4固溶处理对断裂机理的影响/156
6.4FGH4097镍合金热等静压制件组织和性能/156
6.4.1粉末材料/157
6.4.2热等静压工艺/157
6.4.3制件显微组织/158
6.4.4力学性能分析/160
6.5FGH4097镍合金热等静压深冷处理工艺研究/163
6.5.1试验方法/163
6.5.2显微组织分析/165
6.5.3力学性能分析/166
本章参考文献/171
第7章热等静压整体成形新工艺研究/176
7.1热等静压一体化成形具有涂层的零件表面特性研究/176
7.1.1概述/176
7.1.2试验原材料/177
7.1.3热等静压工艺/178
7.1.4制件与改性层物相分析/179
7.1.5改性层微观组织/182
7.1.6改性层截面微观硬度/183
7.1.7摩擦磨损性能/184
7.2钛合金整体零件的两步热等静压近净成形工艺研究/187
7.2.1概述/187
7.2.2两步法成形工艺/188
7.2.3制件性能分析/191
7.2.4组织形貌分析/192
7.2.5断口形貌分析/193
7.3热等静压同质包套工艺研究/193
7.3.1复合工艺基本原理/193
7.3.2复合工艺参数/195
7.3.3微观组织分析/198
7.3.4力学性能分析/202
本章参考文献/204
第8章热等静压整体成形典型零件的应用案例/208
8.1概述/208
8.2叶盘零件热等静压整体成形/208
8.2.1目标零件分析/208
8.2.2模具设计与优化/208
8.2.3零件尺寸分析/210
8.2.4显微组织分析/212
8.3涡轮盘零件热等静压整体成形/213
8.3.1目标零件分析/213
8.3.2成形材料表征/213
8.3.3包套优化设计与制造/216
8.3.4热等静压工艺研究/218
8.4其他零件的热等静压整体成形/223
本章参考文献/224
热等静压（hot isostatic pressing,HIP）整体成形技术是一种将粉末材料置于由包套和型芯组装的模具中，抽真空，施加高温高压，使模具中的粉末材料致密化，从而获得高性能和高精度复杂零件的技术。
工业发达国家已经开始探索利用热等静压技术整体成形航空发动机等高端装备中的高性能复杂零件，以解决现有铸件存在的性能缺陷。2006年年初，本团队与英国伯明翰大学在华中科技大学联合成立了“中英先进材料及成形技术联合实验室”，致力于难加工复杂金属零件的热等静压整体成形技术研究，在国家重大专项、自然科学基金、863计划、教育部创新团队发展计划、国际合作计划等项目的支持下，通过持续研究，取得了系列成果。利用选区激光熔化（selective laser melting,SLM）增材制造技术成形同质包套，解决了复杂包套难加工、异质包套难去除并易污染零件表面的问题；提出涂层制备与复杂零件成形一体化的技术，解决了复杂零件涂层难制备的问题；整体成形出系列不锈钢、钛合金和镍基高温合金的复杂零件，综合性能达同质锻件水平。
为了更深入地研究热等静压整体成形技术并将其推广应用，培养这方面的科技人才，我们特总结本团队10余年的研究成果，形成了本书。全书共分为8章，第1章介绍了热等静压技术的基本原理及其发展现状，第2章介绍了热等静压整体成形包套的设计与制造方法，第3章介绍了热等静压整体成形型芯的设计与优化方法，第4章介绍了热等静压整体成形的数值模拟方法，第5章对钛合金的热等静压成形工艺及其制件性能进行了研究，第6章研究了镍基高温合金热等静压成形工艺和热处理工艺对其制件性能的影响，第7章介绍了热等静压整体成形新工艺，第8章介绍了利用热等静压整体成形技术制造典型复杂零件的应用案例。
本书内容是华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室快速制造中心有关老师和历届研究生科研成果的集中体现，感谢：刘国承等博士在热等静压整体成形数值模拟方面贡献的成果，王基维等博士在镍基高温合金热等静压整体成形工艺以及性能表征方面贡献的成果，蔡超等博士在高性能钛合金材料的热等静压制备与成形一体化技术方面贡献的成果，陆恒、吴言、黄俊、周顺等硕士在钛合金热等静压整体成形及其数值模拟等方面所做的贡献。同时也衷心地感谢国家自然科学基金委、科技部、教育部等对科研项目的资助!
在本书的撰写过程中，参考了相关研究成果，在此向这些研究成果的作者们表示感谢！在本书的撰写过程中，一些研究工作还在继续，我们对该项技术的研究仍在不断深化，对一些问题的理解还不够深入。因此，本书的欠妥之处在所难免，真诚地希望读者们给予批评指正。
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